基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及應(yīng)用

　　2.2 硬件設(shè)計(jì)

　　GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如圖3所示。

　　該系統(tǒng)中微處理器起著很重要的作用：一方面負(fù)責(zé)下端采集數(shù)據(jù)的接收以及對下端設(shè)備的 控制信號傳輸；另一方面還要負(fù)責(zé)將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包通過串口與移動終端進(jìn)行通信。通過 分析比較，本系統(tǒng)選擇了美國Z-World公司的Rabbit2000系列的RCM2300，其產(chǎn)品的支持語言是 一種改進(jìn)的C語言開發(fā)系統(tǒng)—Dynamic C。

　　Rabbit2000 微處理器是專門為應(yīng)用于中小型控制器而設(shè)計(jì)的一種高性能微處理器，它使用 簡便，其硬件及軟件都最大程度地實(shí)現(xiàn)了安全簡潔，運(yùn)算速度在8 位總線微處理器中處于領(lǐng)先 地位，而且存儲器的接口設(shè)計(jì)允許最大限度地使用內(nèi)存帶寬。通過指令，由一條電纜連接PC 串行口和基于Rabbit2000 的目標(biāo)系統(tǒng)完成軟件開發(fā)。其集成特性與無縫架構(gòu)方便了快速硬件設(shè)計(jì)， 其友好的C 指令也提高了復(fù)雜應(yīng)用程序的有效開發(fā)，使用十分廣泛。

　　對嵌入式系統(tǒng)而言，Rabbit2000 性能優(yōu)于許多16 位，32 位微處理器，其效率也優(yōu)于同類8 位系列。Rabbit2000 改進(jìn)了Z80 和Z180CPU 的指令集和寄存器，在Z80 和Z180 指令集基礎(chǔ)上 增添了許多新的指令。Rabbit2000 刪除了Z180 中一些過時(shí)和多余指令來釋放硬件空間以保證有 效地執(zhí)行新指令，使指令系統(tǒng)效率有了很大提高。Rabbit2000 指令集的改進(jìn)，提供了快捷的浮點(diǎn) 數(shù)及整數(shù)的運(yùn)算能力。憑借30Mhz 的時(shí)鐘速度以及眾多附件（內(nèi)存，一體化接口的I/O 控制信 號，4 個串行端口，超過40 個通用I/O 引腳，8 位和10 位的Timer，實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及靈活的計(jì)時(shí) 選項(xiàng)），Rabbit2000 整裝了一個硬件平臺。Dynamic C 開發(fā)環(huán)境則集成了高效的應(yīng)用程序編譯器、 調(diào)試器以及鏈接器。

　　此外，該系列微處理器可以運(yùn)行流行的Internet 協(xié)議，如HTTP、SMTP、 POP3、TCP、UDP、ICMP、IP 等，還可以外接一個以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，通過RJ-45 連到 以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)Ethernet（IEEE802.3）協(xié)議處理。

　　GPRS模塊采用CENTEL推出的PIML-900/1800雙頻模塊，帶GPRS功能，主要為語音傳輸、 短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口。PIML-900/1800集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理電 路及充電電路，適合于開發(fā)一些GSM/GPRS無線應(yīng)用產(chǎn)品，如移動電話、PDA、PCMCIA無線 MODEM卡、USB無線MODEM、無線POS機(jī)、無線抄表、監(jiān)控、調(diào)度、車載、遙控、遠(yuǎn)程測量、 定位和導(dǎo)航等系統(tǒng)和產(chǎn)品。PIML-900/1800模塊為用戶提供了功能完備的系統(tǒng)接口，該模塊與 CPU之間通過串行口進(jìn)行通信，在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，投入研發(fā)費(fèi)用較少，研發(fā)周期短。

　　2.3 軟件設(shè)計(jì)

　　2.3.1 GPRS數(shù)據(jù)采集與傳輸終端軟件

　　GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端軟件采用C語言編寫，完成兩部分的工作：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸。程序 流程圖如圖4所示。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)采集模塊收到監(jiān)測中心數(shù)據(jù)采集命令后，通過射頻無線通訊方式向GPRS數(shù)據(jù)傳輸終 端發(fā)送命令，同時(shí)開始計(jì)時(shí)。如果終端沒有數(shù)據(jù)返回，超時(shí)后上層軟件會重新發(fā)送命令，同時(shí)， 向監(jiān)測中心發(fā)送異常信號。GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端收到監(jiān)測中心發(fā)來的數(shù)據(jù)采集命令后，接受并傳 輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)正常接收完畢后，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)艟€或通信失敗時(shí)斷開連接，等待GPRS數(shù)據(jù)傳輸 終端啟動重新連接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴１匾獣r(shí)，也可通過重新拔號喚醒連接。

　　要實(shí)現(xiàn)微處理器通過GPRS模塊上網(wǎng)，必須先對GPRS模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過串口設(shè)置以下 參數(shù)：

　　①ID號：GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端的ID號，用來區(qū)分不同的終端信息。②掉線重?fù)艽螖?shù)：如果連 接的次數(shù)達(dá)到設(shè)置值還沒有連接成功，則將在重?fù)軙r(shí)間間隔后開始新一輪的連接。③重?fù)軙r(shí)間 間隔：GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端試圖連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，啟動每一輪連接的時(shí)間間隔。④端口地址： 設(shè)置監(jiān)測中心的監(jiān)測的端口地址。⑤IP地址：監(jiān)測中心主機(jī)的IP地址。⑥報(bào)警手機(jī)號：系統(tǒng)通 過短消息服務(wù)中心將報(bào)警信息發(fā)送到指定的手機(jī)上。⑦振鈴喚醒/直接連接：指GPRS數(shù)據(jù)傳輸 終端連接上網(wǎng)方式。振鈴喚醒方式費(fèi)用低，但不能保證實(shí)時(shí)在線，直接連接方式能夠保證實(shí)時(shí) 在線，但通訊費(fèi)用相對較高。⑧TCP/DNS：GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端連接監(jiān)測中心的方式。⑨通信端 口設(shè)置：GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端RS232支持1200、2400、4800、9600、19200速率，可以是無校驗(yàn)、 奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)。默認(rèn)設(shè)置參數(shù)為9600波特率，無校驗(yàn)。⑩短信中心號碼：設(shè)置發(fā)送短信時(shí)的 短信中心號碼。

　　2.3.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測/處理中心管理軟件

　　數(shù)據(jù)監(jiān)測/處理中心管理軟件采用Delphi 7.0 開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置、建立網(wǎng)絡(luò)連 接及數(shù)據(jù)的接收、分析與處理等，對每一功能根據(jù)具體使用可以具體化。比如北京榮源世紀(jì)科 技有限公司使用的系統(tǒng)將顯示功能分為2部分：

　?、?數(shù)值顯示—顯示某一儀表所有參數(shù)最新的數(shù)值；

　?、?圖像顯示—顯示某一儀器的某一參數(shù)在指定時(shí)間間隔內(nèi)數(shù)值變化曲線圖，通過曲線圖可 以清晰地觀察到曲線的變化趨勢，如圖5所示。